CN111828535A - 一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，第一安装组件、中间调节组件均安装于筒身上，第一安装组件设置于伸缩部远离筒身的一侧，第一螺旋弹簧套设于筒身上，并且第一螺旋弹簧位于第一安装组件与中间调节组件之间，第二螺旋弹簧套设于伸缩部上，并且第二螺旋弹簧位于中间调节组件与第二安装组件之间，第一螺旋弹簧的最大载荷与第二螺旋弹簧的最大载荷不同，中间调节组件能够限制第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个能够推动中间调节组件移动让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个压缩。本申请能够实现储能机构的弹性刚度呈阶梯性变化。
Description
技术领域
本发明涉及弹簧储能技术领域，具体涉及一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构。
背景技术
随着人们生活水平的提高，驾驶车辆已成为当今人们首选的出行方式。对于乘用车辆而言，人们往往对其提出更高的乘坐舒适性的要求，而车辆的乘坐舒适性很大程度上由底盘的弹性元件刚度决定。当前乘用车辆的弹簧元件主要采用的是螺旋弹簧，其刚度一般为线性即刚度恒定。恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆底盘悬架系统对于离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。车辆行驶的绝大部分工况都在平衡位置上下，因此平衡位置上下的刚度略小一些对于车辆的乘坐舒适性有积极作用。同时，据统计学研究，汽车悬架系统在工作时所处的位置概率基本满足呈其平衡位置上下的正态分布。因此车辆在其行程范围内处于中间1/3行程的概率高达70％，在该区间内，车辆行驶在路面情况良好的条件下。因此在该区间，将悬架的刚度适度降低将对车辆的乘坐舒适性产生积极影响。
现有的用于汽车悬挂的弹簧储能机构由于采用的是单一的螺旋弹簧结构，由于螺旋弹簧的刚度为线性恒定的，恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆在不同使用工况下对底盘悬架系统中离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题的现有的用于汽汽车悬挂的弹簧储能机构由于采用的是单一的螺旋弹簧结构，由于螺旋弹簧的刚度为线性恒定的，恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆在不同使用工况下对底盘悬架系统中离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。
本发明通过下述技术方案实现：
一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，包括筒身、伸缩部，所述伸缩部一端插入在筒身内，并且所述伸缩部能够沿所述筒身的轴线伸缩，还包括第一螺旋弹簧、第二螺旋弹簧、第一安装组件、第二安装组件、中间调节组件，所述第一安装组件、中间调节组件均安装于所述筒身上，所述第一安装组件设置于所述伸缩部远离筒身的一侧，并且所述中间调节组件位于所述第一安装组件与所述第二安装组件之间，所述第一螺旋弹簧套设于所述筒身上，并且所述第一螺旋弹簧位于所述第一安装组件与所述中间调节组件之间，所述第二螺旋弹簧套设于所述伸缩部上，并且所述第二螺旋弹簧位于所述中间调节组件与所述第二安装组件之间，所述第一螺旋弹簧的最大载荷与所述第二螺旋弹簧的最大载荷不同，所述中间调节组件能够限制所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个能够推动所述中间调节组件移动让所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个压缩。
现有的用于汽汽车悬挂的弹簧储能机构由于采用的是单一的螺旋弹簧结构，由于螺旋弹簧的刚度为线性恒定的，恒定刚度的弹簧常常无法同时满足车辆在不同使用工况下对底盘悬架系统中离地间隙、悬架行程、静挠度等要求，进而无法满足车辆对于乘坐舒适性与操纵稳定性的需求。本申请通过在现有悬挂的阻尼器上设置第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，将螺旋弹簧达到最大压缩量行程时所承受的载荷或弹簧并圈失效的载荷定义为最大载荷。将第一螺旋弹簧的最大载荷记为F1，将第二螺旋弹簧的最大载荷记为F2，将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧分别套设在阻尼器的筒身和伸缩部上，并且在阻尼器两端筒身和伸缩部上分别设置第一装组件和第二安装组件，在第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧之间设置中间调节组件，第一安装组件用做第一螺旋弹簧的一个受力点，并且让第一安装组件能够沿筒身的外侧移动，用于调节第一螺旋弹簧距离筒身端部的距离，实现调节第一螺旋弹簧的初始预载。中间调节组件设置在第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的中间，并且与筒身连接，一侧作为第一螺旋弹簧的另一个受力点，另一侧作为第二螺旋弹簧的一个受力点，将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧联系起来。第二安装组件安装于伸缩部的端部，用做第二螺旋弹簧的另一端受力点，并且第二安装组件能够沿筒身的外侧移动，用于调节第二螺旋弹簧距离伸缩部端部的距离，实现调节第二螺旋弹簧的初始预载。第一安装组件和第二安装组件可以采用螺纹安装方式分别安装在筒身或伸缩部上，也可以采用其他的现有方式能调整的安装在筒身或伸缩部上，实现第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧初始预载的调节。
中间调节组件在实施时可以是由设置在筒身上的限位环和套设在筒身上的滑台组成，滑台设置在限位环靠近最大载荷相对比较小的第一螺旋弹簧或第二螺旋弹簧一侧，最大载荷大的第一螺旋弹簧或第二螺旋弹簧中一个内圈直径大于限位环的直径，端部能够作用在滑台一侧，第一螺旋弹簧或第二螺旋弹簧中另一个端部作用在滑台的另一侧，从而实现了中间调节组件能够限制第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个向第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的方向移动，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个能够推动中间调节组件移动让第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个压缩。限定第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的最大载荷不同，既F1≠F2，这样能够实现在弹簧压缩过程中最大载荷大的弹簧让最大载荷小的弹簧并圈失效，从而改变弹簧的连接关系让弹簧的弹性力呈现出阶梯性变化。
使用时，如果第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的初始载荷相同，弹簧系统的总刚度记做K，第一螺旋弹簧的刚度记做K1，第二螺旋弹簧的刚度记做K2，随着给组成的弹簧系统施加载荷增大，开始时第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧在初始状态为串联状态，则
随着施加载荷的增大，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大预载较小的一个弹簧由于自身能够承受载荷能力差会被施加增大的力压缩达到最大压缩行程实现并圈，在并圈后第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的弹簧实效，作为一个刚性体存在，此时只有第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个弹簧工作，如果第一螺旋弹簧的最大载荷大于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K1，如果第一螺旋弹簧的最大载荷小于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K2，系统的总弹性刚度实现两级阶梯式变化。如图11所示，记向弹簧系统施加的载荷为Fn，记弹簧系统的弹簧压缩量为X，则斜率为系统弹簧的总刚度。
使用时，如果通过第一安装组件或第二安装组件将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的初始预载调节为不同，记第一螺旋弹簧的初始预载差F10，记第二螺旋弹簧的初始预载差F20，并且让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个初始预载大于另外一个，将弹簧系统的总刚度记做K，第一螺旋弹簧的刚度记做K1，第二螺旋弹簧的刚度记做K2，随着给组成的弹簧系统施加载荷增大，开始时施加的载荷小于第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个弹簧初始预载，则只有第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个弹簧在工作，如果第一螺旋弹簧的最大载荷大于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K1，如果第一螺旋弹簧的最大载荷小于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K2，随着施加的载荷增大，当Fn＞F0时，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧将为串联状态，则
随着施加载荷的增，将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大预载较小的一个弹簧的最大载荷记为Fmax，当Fn>Fmax时，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大预载较小的一个弹簧由于自身能够承受载荷能力差会被施加增大的力压缩达到最大压缩行程实现并圈，在并圈后第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的弹簧实效，作为一个刚性体存在，此时只有第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷大的一个弹簧工作，如果第一螺旋弹簧的最大载荷大于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K1，如果第一螺旋弹簧的最大载荷小于第二螺旋弹簧的最大载荷，则K＝K2，系统的总弹性刚度实现三级阶梯式变化。如图12所示，记弹簧系统的弹簧压缩量为X，则斜率为系统弹簧的总刚度。使用通过与汽车参数和刚度曲线进行匹配，合理选取第一螺旋弹簧与第二螺旋弹簧的刚度，在使用时能够让总刚度呈现合理的阶梯状态变化，使得其刚度特性呈现出阶梯变化的效果。该发明运用于车辆悬架中，进而使得车辆在常规的大部分使用工况下，减振器小行程运动时储能效果更佳，进而实现更好的舒适性。同时，在车辆行驶的激烈工况下，减振器运动在大行程中，弹簧系统呈现出高刚度的特性。在压缩行程时可以保证车辆底盘的支撑性，避免大行程触及减振器行程极限；在回弹行程时可以使得减振器快速的回弹，提高轮胎的接地性。综上所述，该发明运用在车辆底盘悬架中，可以提升车辆的舒适性和操纵稳定性表现。
进一步，所述第一安装组件中部设置有第一螺纹孔，所述筒身上设置有与所述第一螺纹孔配合的螺纹，所述第一安装组件通过螺纹配合安装于所述筒身上，所述第二安装组件中部设置有第二螺纹孔，所述伸缩部远离筒身的一端设置有与第二螺纹孔配合的螺纹，所述第二安装组件通过螺纹配合安装于所述伸缩部远离筒身的一侧。第二安装组件也可以是环状结构的安装块，在安装块的中部设置第二螺纹孔，通过螺纹安装在筒伸缩部上，通过转动第二安装组件，能够实现对第二螺旋弹簧初始预载的调整。优选的圆板状的第一安装组件和第二安装组件，边缘设置周向均匀设置有多个凹坑，便于使用工具转动第一安装组件和第二安装组件。
进一步，所述中间调节组件包括第三安装座组件、第四安装座组件，所述第三安装座组件上设置有贯穿的第三螺纹孔，所述筒身上设有螺纹，所述第三安装座组件通过第三螺纹孔配合安装于所述筒身上，所述第四安装座组件套设于所述筒身上，并且所述第四安装座组件位于靠近所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的第三安装座组件一侧。通过将中间调节组件设置为第三安装座组件和第四安装组件，第三安装座组件能够限制第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个弹簧向最大载荷大的方向移动，同时第三安装座组件通过螺纹安装在筒身上，能够调节第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的初始预载，便于后期的性能调试和匹配不同车型安装时的调试，使得调试更方便安装更简单。
进一步，所述第三安装座组件包括第一安装台，所述第一安装台的靠近所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一端设置有第二安装台，所述第一安装台的端面大于所述第二安装台的端面，所述第三螺纹孔贯穿所述第一安装台和所述第二安装台，所述第四安装座组件套设于所述第二安装台上，并且所述第四安装座组件能够沿所述第二安装台的轴线移动。通过设置第二安装台，第四安装座组件能够在第二安装台的外壁进移动，避免了第四安装座组件沿筒身移动时将筒身上的螺纹刮花和磨损，影响第三安装座的调节。
进一步，所述第四安装座组件为限位台Ⅰ，所述限位台Ⅰ的中间设置有通孔，所述限位台Ⅰ通过通孔套设于所述筒身的外壁，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧分别作用于所述限位台Ⅰ的两侧。将第四安装座组件设置为限位台Ⅰ结构简单，同时能够让两个弹簧分别作用在限位台Ⅰ两侧，安装方便成本低。
进一步，所述限位台Ⅰ靠近所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的一端设置有限位台Ⅱ，所述限位台Ⅱ呈圆环状，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的套设于所述限位台Ⅱ上。通过在限位台Ⅰ靠近第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一端设置限位台Ⅱ，限位台Ⅱ随着限位台Ⅰ沿筒身移动，由于限位台Ⅱ有一定高度，移动一段距离会与抵在端部的第一安装组件或第二安装组件上，从而限制了第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载的一个达到最大压缩行程，而不至于一直被压缩到并圈，能够提高弹簧的使用寿命，避免弹簧损坏。
优选的，所述第四安装座组件为伸缩组件，所述伸缩组件远离第三安装座组件的端部设置有限位台Ⅴ，所述伸缩组件套设于所述第二安装台上，并且所述伸缩组件能够沿所述第二安装台的轴线伸缩。通过将第四安装组件设置为伸缩组件，伸缩组件可以气动的也可以是电动的，伸缩组件能够在使用时便于使用者刚方便调节弹簧预载，实现弹簧系统刚度的变化，让使用更方便。通过设置限位台Ⅴ，便于实现对弹簧最大压缩量进行限位，避免弹簧损坏。
优选的，所述第一安装组件包括安装座一、伸缩组件，所述安装座一靠近所述第一螺旋弹簧的一端设置有限位台Ⅲ，所述第一螺纹孔贯穿所述安装座一和限位台Ⅲ，所述伸缩组件套设于所述限位台Ⅲ的外壁，所述伸缩组件远离所述安装座一的一端设置有限位台Ⅵ，并且所述伸缩组件能够沿所述限位台Ⅲ的轴线方向伸缩。通过将第一安装组件设置为安装座一和伸缩组件，安装座一能够限制伸缩组件及第一螺旋弹簧的端点，并且能够将第一螺旋弹簧与筒身连接，伸缩组件可以气动的也可以是电动的，伸缩组件能够在使用时便于使用者方便调节第一螺旋弹簧的初始预载，限位台Ⅲ便于伸缩组件移动，避免损坏螺纹，实现弹簧系统刚度的变化曲线调节方便，让使用更便捷，汽车乘坐更舒服。
优选的，所述第二安装组件包括安装座二、伸缩组件，所述安装座二靠近所述第二螺旋弹簧的一端设置有限位台Ⅳ，所述第二螺纹孔贯穿所述安装座二和限位台Ⅳ，所述伸缩组件套设于所述限位台Ⅳ的外壁，所述伸缩组件远离所述安装座二的一端设置有限位台Ⅶ，并且所述伸缩组件能够沿所述限位台Ⅳ的轴线方向伸缩。通过将第二安装组件设置为安装座二和伸缩组件，安装座二能够限制伸缩组件及第二螺旋弹簧的端点，并且能够将第二螺旋弹簧与伸缩部连接，伸缩组件可以气动的也可以是电动的，伸缩组件能够在使用时便于使用者方便调节第二螺旋弹簧的初始预载，限位台Ⅳ便于伸缩组件移动，避免损失螺纹，实现弹簧系统刚度的变化曲线调节方便，让使用更便捷，汽车乘坐更舒服。
优选的，所述伸缩组件包括第一安装板、第二安装板，设置于所述第一安装板与所述第二安装板之间的气囊组件，所述第一安装板、第二安装板、气囊组件中部均设置有第二通孔，并且所述第二通孔贯穿所述第一安装板、第二安装板及气囊组件，所述第一安装板、第二安装板及气囊组件均通过所述第二通孔套设于所述筒身上，所述气囊组件能够通过充气和放气调节其高度。通过将伸缩组件设置为气囊组件，通过给气囊充气和放气实现气囊的高度调节，同时气囊具有一定的减振和缓冲作用，使得汽车的刚度变化区间更大，能够适合多种工况的使用，在气囊的两侧分别设置第一安装板和第二安装板，便于对气囊进行定性，并且能够更好的实现力的传递。
本申请还提供一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构使用方法，包括以下步骤：
1)根据汽车参数选择第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，并且让第一螺旋弹簧的最大预载小于第二螺旋弹簧的最大预载：
2)将第一螺旋弹簧套设在筒身上，将第二螺旋弹簧套设在伸缩部上，在第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧之间设置中间调节组件，将中间调节组件安装于第一螺旋弹簧与第二螺旋弹簧之间，并且与筒身连接，将第一安座组件安装于第一螺旋弹簧远离中间调节组件的一端，并且与筒身连接，将第二安装组件安装于第二螺旋弹簧远离中间调节组件的一端，并且与伸缩部连接；
3)将筒身的端部与汽车的车身铰接，将伸缩部的端部与汽车悬架部件铰接；
4)通过第一安装组件与中间调节组件配合调节第一螺旋弹簧的初始预载F10，F10大于0；通过第二安装组件调节第二螺旋弹簧的初始预载F20,所述F20大于0，并且让第一螺旋弹簧的初始预载F10大于第二螺旋弹簧的初始预载F20；
5)当汽车在行驶中，汽车的悬架系统受力，且受力F小于F10时，由于第一螺旋弹簧的初始预载F10大于第二螺旋弹簧的初始预载F20，此时只有第二螺旋弹簧被压缩；
6)当汽车的悬架系统的受力继续增大，并且悬架系统的受力小于第一螺旋弹簧的最大预载，此时，由于中间调节组件能沿筒身向着第一螺旋弹簧的方向移动，中间调节组件让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧处于串联状态，此时第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧被压缩；
7)当汽车的悬架系统的受力再增大，并且悬架系统的受力大于第一螺旋弹簧的最大预载，第一螺旋弹簧会被压缩至最大压缩行程，第一螺旋弹簧会失效，此时只有第二螺旋弹簧参与工作会被压缩。
在根据汽车参数选择第一螺旋弹簧和第二弹簧时，首先需要根据现有的汽车理论或者计算机模拟确定该汽车在不同使用工况下的汽车悬架系统刚度曲线，属于现有技术能够通过现有方式实现。根据汽车悬架系统刚度曲线选择第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，在选择时需要第一螺旋弹簧的最大声载荷小于第二螺旋弹簧的最大载荷，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的具体的参数如刚度、压缩行程、形状、内径等可以根据现有汽车理论并且与筒身及伸缩部形状进行匹配选择。通过本方法能够让串联螺旋弹簧式阶梯储能机构的刚度呈现出如图12所示的三段阶梯状态相比图11及现有单弹簧的悬架相比刚度变化范围更大，能够适用于更多的场景。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1)本申请通过设置第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，并且让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷不同，在使用时能够让弹簧系统总刚度呈现阶梯状态变化，使得整体刚度特性呈现出阶梯变化的效果。该发明运用于车辆悬架中，进而使得车辆在常规的大部分使用工况下，减振器小行程运动时储能效果更佳，进而实现更好的舒适性。同时，在车辆行驶的激烈工况下，减振器运动在大行程中，弹簧系统呈现出高刚度的特性。在压缩行程时可以保证车辆底盘的支撑性，避免大行程触及减振器行程极限；在回弹行程时可以使得减振器快速的回弹，提高轮胎的接地性。提升了车辆的舒适性和操纵稳定性表现。
2)本申请通过将中间调节组件设置为第三安装座组件和第四安装组件，第三安装座组件能够限制第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个弹簧向最大载荷大的方向移动，同时第三安装座组件通过螺纹安装在筒身上，能够调节第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧中最大载荷小的初始预载，便于后期的性能调试和匹配不同车型安装时的调试，使得调试更方便安装更简单。
3)本申请通过设置第二安装台，第四安装座组件能够在第二安装台的外壁进移动，避免了第四安装座组件沿筒身移动时将筒身上的螺纹刮花和磨损，影响第三安装座的调节。
4)本申请通过在限位台Ⅰ靠近第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一端设置限位台Ⅱ，限位台Ⅱ随着限位台Ⅰ沿筒身移动，由于限位台Ⅱ有一定高度，移动一段距离会与抵在端部的第一安装组件或第二安装组件上，从而限制了第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载的一个达到最大压缩行程，而不至于一直被压缩到并圈，能够提高弹簧的使用寿命，避免弹簧损坏。
5)本申请通过设置伸缩组件，伸缩组件方便实时动态调整弹簧的预载，并且将伸缩组件设置为气囊组件，通过给气囊充气和放气实现气囊的高度调节，同时气囊具有一定的减振和缓冲作用，使得汽车的刚度变化区间更大，能够适合多种工况的使用，在气囊的两侧分别设置第一安装板和第二安装板，便于对气囊进行定性，并且能够更好的实现力的传递。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例的第一种整体结构示意图。
图2为本发明实施例的第二种整体结构局部剖视示意图。
图3为本发明实施例A处结构放大示意图。
图4为本发明实施例的第三种整体结构局部剖视示意图。
图5为本发明实施例B处结构放大示意图。
图6为本发明实施例的第四种整体结构局部剖视示意图。
图7为本发明实施例C处结构放大示意图。
图8为本发明实施例D处结构放大示意图。
图9为本发明实施例E处结构放大示意图。
图10为本发明实施例的伸缩组件剖视示意图。
图11为弹簧系统的第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的初始载荷相同时的整体刚度示意图。
图12为弹簧系统的第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的初始载荷不同，并且让第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧中最大载荷小的一个初始预载大于另外一个状态时的整体刚度示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-筒身，2-伸缩部，3-第一螺旋弹簧，4-第二螺旋弹簧，5-第一螺纹孔，6-第二螺纹孔，7-第三螺纹孔，8-第一安装台，9-第二安装台，10-限位台Ⅰ，11-通孔，12-限位台Ⅱ，13-第二通孔，14-安装座一，15-限位台Ⅲ，16-安装座二，17-限位台Ⅳ，18-第一安装板，19-第二安装板，20-二安装板，21-第一安装组件，22-第二安装组件，23-第三安装座组件，24-第四安装座组件，25-伸缩组件，26-限位台Ⅴ，27-限位台Ⅵ，28-限位台Ⅶ。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-10所示，一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，包括筒身1、伸缩部2，所述伸缩部2一端插入在筒身1内，并且所述伸缩部2能够沿所述筒身1的轴线伸缩，还包括第一螺旋弹簧3、第二螺旋弹簧4、第一安装组件21、第二安装组件22、中间调节组件，所述第一安装组件21、中间调节组件均安装于所述筒身1上，所述第一安装组件设置于所述伸缩部2远离筒身1的一侧，并且所述中间调节组件位于所述第一安装组件21与所述第二安装组件22之间，所述第一螺旋弹簧3套设于所述筒身1上，并且所述第一螺旋弹簧3位于所述第一安装组件21与所述中间调节组件之间，所述第二螺旋弹簧4套设于所述伸缩部2上，并且所述第二螺旋弹簧4位于所述中间调节组件与所述第二安装组件22之间，所述第一螺旋弹簧3的最大载荷与所述第二螺旋弹簧4的最大载荷不同，所述中间调节组件能够限制所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷大的一个能够推动所述中间调节组件移动让所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷小的一个压缩。
实施例2
如图1、图2、图4所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所述第一安装组件21中部设置有第一螺纹孔5，所述筒身1上设置有与所述第一螺纹孔5配合的螺纹，所述第一安装组件21通过螺纹配合安装于所述筒身1上，所述第二安装组件22中部设置有第二螺纹孔6，所述伸缩部2远离筒身1的一端设置有与第二螺纹孔6配合的螺纹，所述第二安装组件22通过螺纹配合安装于所述伸缩部2远离筒身1的一侧。
实施例3
如图1-3所示，本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，所述中间调节组件包括第三安装座组件23、第四安装座组件24，所述第三安装座组件23上设置有贯穿的第三螺纹孔7，所述筒身1上设有螺纹，所述第三安装座组件23通过第三螺纹孔7配合安装于所述筒身1上，所述第四安装座组件24套设于所述筒身1上，并且所述第四安装座组件24位于靠近所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷小的第三安装座组件23一侧。
实施例4
如图2-3所示，本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于，所述第三安装座组件23包括第一安装台8，所述第一安装台8的靠近所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷小的一端设置有第二安装台9，所述第一安装台8的端面大于所述第二安装台9的端面，所述第三螺纹孔7贯穿所述第一安装台8和所述第二安装台9，所述第四安装座组件24套设于所述第二安装台9上，并且所述第四安装座组件24能够沿所述第二安装台9的轴线移动。
实施例5
如图2-10所示，本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于，所述第四安装座组件24为限位台Ⅰ10，所述限位台Ⅰ10的中间设置有通孔11，所述限位台Ⅰ10通过通孔11套设于所述筒身1的外壁，所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4分别作用于所述限位台Ⅰ10的两侧。
实施例6
如图所示，本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于，所述限位台Ⅰ10靠近所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷小的一端设置有限位台Ⅱ12，所述限位台Ⅱ12呈圆环状，所述第一螺旋弹簧3和所述第二螺旋弹簧4中最大载荷小的套设于所述限位台Ⅱ12上。
实施例7
如图8所示，本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于，所述第四安装座组件24为伸缩组件25，所述伸缩组件25远离第三安装座组件23的端部设置有限位台Ⅴ26，所述伸缩组件25套设于所述第二安装台9上，并且所述伸缩组件25能够沿所述第二安装台9的轴线伸缩。
实施例8
如图7所示，本实施例与实施例7基本相同，不同之处在于，所述第一安装组件21包括安装座一14、伸缩组件25，所述安装座一14靠近所述第一螺旋弹簧3的一端设置有限位台Ⅲ15，所述第一螺纹孔5贯穿所述安装座一14和限位台Ⅲ15，所述伸缩组件25套设于所述限位台Ⅲ15的外壁，所述伸缩组件25远离所述安装座一14的一端设置有限位台Ⅵ27，并且所述伸缩组件25能够沿所述限位台Ⅲ15的轴线方向伸缩。
实施例9
如图9所示，本实施例与实施例8基本相同，不同之处在于，所述第二安装组件22包括安装座二16、伸缩组件25，所述安装座二16靠近所述第二螺旋弹簧4的一端设置有限位台Ⅳ17，所述第二螺纹孔6贯穿所述安装座二16和限位台Ⅳ17，所述伸缩组件25套设于所述限位台Ⅳ17的外壁，所述伸缩组件25远离所述安装座二16的一端设置有限位台Ⅶ28，并且所述伸缩组件25能够沿所述限位台Ⅳ17的轴线方向伸缩。
实施例10
如图10所示，本实施例与实施例9基本相同，不同之处在于，所述伸缩组件包括第一安装板、第二安装板，设置于所述第一安装板与所述第二安装板之间的气囊组件，所述第一安装板、第二安装板、气囊组件中部均设置有第二通孔，并且所述第二通孔贯穿所述第一安装板、第二安装板及气囊组件，所述第一安装板、第二安装板及气囊组件均通过所述第二通孔套设于所述筒身上，所述气囊组件能够通过充气和放气调节其高度。
实施例11
一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构使用方法，包括以下步骤：
1)根据汽车参数选择第一螺旋弹簧3和第二螺旋弹簧4，并且让第一螺旋弹簧3的最大预载小于第二螺旋弹簧4的最大预载：
2)将第一螺旋弹簧3套设在筒身1上，将第二螺旋弹簧4套设在伸缩部2上，在第一螺旋弹簧3和第二螺旋弹簧4之间设置中间调节组件，将中间调节组件安装于第一螺旋弹簧3与第二螺旋弹簧4之间，并且与筒身1连接，将第一安座组件21安装于第一螺旋弹簧3远离中间调节组件的一端，并且与筒身1连接，将第二安装组件22安装于第二螺旋弹簧4远离中间调节组件的一端，并且与伸缩部2连接；
3)将筒身1的端部与汽车的车身铰接，将伸缩部2的端部与汽车悬架部件铰接；
4)通过第一安装组件21与中间调节组件配合调节第一螺旋弹簧3的初始预载F10，F10大于0；通过第二安装组件22调节第二螺旋弹簧4的初始预载F20,所述F20大于0，并且让第一螺旋弹簧3的初始预载F10大于第二螺旋弹簧4的初始预载F20；
5)当汽车在行驶中，汽车的悬架系统受力，且受力F小于F10时，由于第一螺旋弹簧3的初始预载F10大于第二螺旋弹簧4的初始预载F20，此时只有第二螺旋弹簧4被压缩；
6)当汽车的悬架系统的受力继续增大，并且悬架系统的受力小于第一螺旋弹簧3的最大预载，此时，由于中间调节组件能沿筒身向着第一螺旋弹簧3的方向移动，中间调节组件让第一螺旋弹簧3和第二螺旋弹簧4处于串联状态，此时第一螺旋弹簧3和第二螺旋弹簧4被压缩；
7)当汽车的悬架系统的受力再增大，并且悬架系统的受力大于第一螺旋弹簧3的最大预载，第一螺旋弹簧3会被压缩至最大压缩行程，第一螺旋弹簧3会失效，此时只有第二螺旋弹簧4参与工作会被压缩。
图中只示意了第一螺旋弹簧3的最大载荷小于第二螺旋弹簧4的最大载荷这一种情况，当第一螺旋弹簧3的最大载荷大于第二螺旋弹簧4的最大载荷时，需要将中间调节组件的安装方向进行适应性的改变，就可以达到相同的功能，在安装过程中属于本领域技术人员的公知常识，其安装方式均在本申请的保护范围内，这里不再逐一列举。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，包括筒身(1)、伸缩部(2)，所述伸缩部(2)一端插入在筒身(1)内，并且所述伸缩部(2)能够沿所述筒身(1)的轴线伸缩，其特征在于，还包括第一螺旋弹簧(3)、第二螺旋弹簧(4)、第一安装组件(21)、第二安装组件(22)、中间调节组件，所述第一安装组件(21)、中间调节组件均安装于所述筒身(1)上，所述第一安装组件设置于所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一侧，并且所述中间调节组件位于所述第一安装组件(21)与所述第二安装组件(22)之间，所述第一螺旋弹簧(3)套设于所述筒身(1)上，并且所述第一螺旋弹簧(3)位于所述第一安装组件(21)与所述中间调节组件之间，所述第二螺旋弹簧(4)套设于所述伸缩部(2)上，并且所述第二螺旋弹簧(4)位于所述中间调节组件与所述第二安装组件(22)之间，所述第一螺旋弹簧(3)的最大载荷与所述第二螺旋弹簧(4)的最大载荷不同，所述中间调节组件能够限制所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个向中间调节组件方向移动，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷大的一个能够推动所述中间调节组件移动让所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个压缩。
2.根据权利要求1所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第一安装组件(21)中部设置有第一螺纹孔(5)，所述筒身(1)上设置有与所述第一螺纹孔(5)配合的螺纹，所述第一安装组件(21)通过螺纹配合安装于所述筒身(1)上，所述第二安装组件(22)中部设置有第二螺纹孔(6)，所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一端设置有与第二螺纹孔(6)配合的螺纹，所述第二安装组件(22)通过螺纹配合安装于所述伸缩部(2)远离筒身(1)的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述中间调节组件包括第三安装座组件(23)、第四安装座组件(24)，所述第三安装座组件(23)上设置有贯穿的第三螺纹孔(7)，所述筒身(1)上设有螺纹，所述第三安装座组件(23)通过第三螺纹孔(7)配合安装于所述筒身(1)上，所述第四安装座组件(24)套设于所述筒身(1)上，并且所述第四安装座组件(24)位于靠近所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的第三安装座组件(23)一侧。
4.根据权利要求3所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第三安装座组件(23)包括第一安装台(8)，所述第一安装台(8)的靠近所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一端设置有第二安装台(9)，所述第一安装台(8)的端面大于所述第二安装台(9)的端面，所述第三螺纹孔(7)贯穿所述第一安装台(8)和所述第二安装台(9)，所述第四安装座组件(24)套设于所述第二安装台(9)上，并且所述第四安装座组件(24)能够沿所述第二安装台(9)的轴线移动。
5.根据权利要求3或4所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第四安装座组件(24)为限位台Ⅰ(10)，所述限位台Ⅰ(10)的中间设置有通孔(11)，所述限位台Ⅰ(10)通过通孔(11)套设于所述筒身(1)的外壁，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)分别作用于所述限位台Ⅰ(10)的两侧。
6.根据权利要求5所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述限位台Ⅰ(10)靠近所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一端设置有限位台Ⅱ(12)，所述限位台Ⅱ(12)呈圆环状结构，所述第一螺旋弹簧(3)和所述第二螺旋弹簧(4)中最大载荷小的一个套设于所述限位台Ⅱ(12)上。
7.根据权利要求4所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第四安装座组件(24)为伸缩组件(25)，所述伸缩组件(25)远离第三安装座组件(23)的端部设置有限位台Ⅴ(26)，所述伸缩组件(25)套设于所述第二安装台(9)外部，并且所述伸缩组件(25)能够沿所述第二安装台(9)的轴线伸缩。
8.根据权利要求2所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述第一安装组件(21)包括安装座一(14)、伸缩组件(25)，所述安装座一(14)靠近所述第一螺旋弹簧(3)的一端设置有限位台Ⅲ(15)，所述第一螺纹孔(5)贯穿所述安装座一(14)和限位台Ⅲ(15)，所述伸缩组件(25)套设于所述限位台Ⅲ(15)的外壁，所述伸缩组件(25)远离所述安装座一(14)的一端设置有限位台Ⅵ(27)，并且所述伸缩组件(25)能够沿所述限位台Ⅲ(15)的轴线方向伸缩,所述第二安装组件(22)包括安装座二(16)、伸缩组件(25)，所述安装座二(16)靠近所述第二螺旋弹簧(4)的一端设置有限位台Ⅳ(17)，所述第二螺纹孔(6)贯穿所述安装座二(16)和限位台Ⅳ(17)，所述伸缩组件(25)套设于所述限位台Ⅳ(17)的外壁，所述伸缩组件(25)远离所述安装座二(16)的一端设置有限位台Ⅶ(28)，并且所述伸缩组件(25)能够沿所述限位台Ⅳ(17)的轴线方向伸缩。
9.根据权利要求7和8中任意一项所述的一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构，其特征在于，所述伸缩组件(25)包括第一安装板(18)、第二安装板(19)，设置于所述第一安装板(18)与所述第二安装板(19)之间的气囊组件(20)，所述第一安装板(18)、第二安装板(19)、气囊组件(20)中部均设置有第二通孔(13)，并且所述第二通孔(13)贯穿所述第一安装板(18)、第二安装板(19)及气囊组件(20)，所述第一安装板(18)、第二安装板(19)及气囊组件(20)均通过所述第二通孔(13)套设于所述筒身(1)上，所述气囊组件(20)能够通过充气和放气调节其高度。
10.一种串联螺旋弹簧式阶梯储能机构使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据汽车参数选择第一螺旋弹簧(3)和第二螺旋弹簧(4)，并且让第一螺旋弹簧(3)的最大预载小于第二螺旋弹簧(4)的最大预载：
2)将第一螺旋弹簧(3)套设在筒身(1)上，将第二螺旋弹簧(4)套设在伸缩部(2)上，在第一螺旋弹簧(3)和第二螺旋弹簧(4)之间设置中间调节组件，将中间调节组件安装于第一螺旋弹簧(3)与第二螺旋弹簧(4)之间，并且与筒身(1)连接，将第一安座组件(21)安装于第一螺旋弹簧(3)远离中间调节组件的一端，并且与筒身(1)连接，将第二安装组件(22)安装于第二螺旋弹簧(4)远离中间调节组件的一端，并且与伸缩部(2)连接；
3)将筒身(1)的端部与汽车的车身铰接，将伸缩部(2)的端部与汽车悬架部件铰接；
4)通过第一安装组件(21)与中间调节组件配合调节第一螺旋弹簧(3)的初始预载F10，F10大于0；通过第二安装组件(22)调节第二螺旋弹簧(4)的初始预载F20,所述F20大于0，并且让第一螺旋弹簧(3)的初始预载F10大于第二螺旋弹簧(4)的初始预载F20；
5)当汽车在行驶中，汽车的悬架系统受力，且受力F小于F10时，由于第一螺旋弹簧(3)的初始预载F10大于第二螺旋弹簧(4)的初始预载F20，此时只有第二螺旋弹簧(4)被压缩；
6)当汽车的悬架系统的受力继续增大，并且悬架系统的受力小于第一螺旋弹簧(3)的最大预载，此时，由于中间调节组件能沿筒身向着第一螺旋弹簧(3)的方向移动，中间调节组件让第一螺旋弹簧(3)和第二螺旋弹簧(4)处于串联状态，此时第一螺旋弹簧(3)和第二螺旋弹簧(4)被压缩；
7)当汽车的悬架系统的受力再增大，并且悬架系统的受力大于第一螺旋弹簧(3)的最大预载，第一螺旋弹簧(3)会被压缩至最大压缩行程，第一螺旋弹簧(3)失效，此时只有第二螺旋弹簧(4)参与工作会被压缩。
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